什么样的数据结构同时具备数组和链表的优点?
一、什么样的数据结构同时具备数组和链表的优点
一种同时具备数组和链表优点的数据结构是动态数组(Dynamic Array),也被称为可扩展数组(Resizable Array)。动态数组在底层使用的是数组,但是它可以根据需要动态地增加或减少数组的大小,因此它具有数组的随机访问特性。
同时,动态数组还可以在数组末尾快速添加或删除元素,这一点类似于链表操作,因此它也具有链表的灵活性。因此,动态数组既可以支持高效随机访问,又可以在需要时动态改变其大小,方便地进行插入、删除等操作,是一种非常实用的数据结构。在很多编程语言和标准库中都已经提供了动态数组的实现。
二、动态数组简介
在实际的编程中,往往会发生这种情况,即所需的内存空间取决于实际输入的数据,而无法预先确定。对于这种问题,用静态数组的办法很难解决。为了解决上述问题,C语言提供了一些内存管理函数,这些内存管理函数结合指针可以按需要动态地分配内存空间,来构建动态数组,也可把不再使用的空间回收待用,为有效地利用内存资源提供了手段。
动态数组,是相对于静态数组而言。静态数组的长度是预先定义好的,在整个程序中,一旦给定大小后就无法改变。而动态数组则不然,它可以随程序需要而重新指定大小。动态数组的内存空间是从堆(heap)上分配(即动态分配)的。是通过执行代码而为其分配存储空间。当程序执行到这些语句时,才为其分配。程序员自己负责释放内存。
1、为什么要使用动态数组
在实际的编程中,往往会发生这种情况,即所需的内存空间取决于实际输入的数据,而无法预先确定。对于这种问题,用静态数组的办法很难解决。为了解决上述问题,C语言提供了一些内存管理函数,这些内存管理函数结合指针可以按需要动态地分配内存空间,来构建动态数组,也可把不再使用的空间回收待用,为有效地利用内存资源提供了手段。
2、动态数组与静态数组的对比
对于静态数组,其创建非常方便,使用完也无需释放,要引用也简单,但是创建后无法改变其大小是其致命弱点。对于动态数组,其创建麻烦,使用完必须由程序员自己释放,否则严重会引起内存泄露。但其使用非常灵活,能根据程序需要动态分配大小。3、如何构建动态数组
遵循原则:
申请的时候从外层往里层,逐层申请;释放的时候从里层往外层,逐层释放。构建所需指针:
对于构建一维动态数组,需要一维指针;对于二维,则需要一维,二维指针;三维需要一,二,三维指针;依此类推。构建所需函数:
void *malloc(unsigned int size):成功,返回所开辟空间首地址;失败,返回空指针。作用为向系统申请size字节的 堆空间。void *calloc(unsigned int num,unsigned int size):成功,返回所开辟空间首地址;失败,返回空指针。作用为按类型申请num个size字节的堆空间。void free(void *p):无返回值。作用为释放p指向的堆空间。void *realloc(void *p,unsigned int size):成功,返回新开辟空间首地址;失败,返回空指针。作用为将p指向的堆空间变为size。说明:
规定为 void * 类型,这并不是说该函数调用后无返回值,而是返回一个结点的地址,该地址的类型为void(无类型或类型不确定),即一段存储区的首址,其具体类型无法确定,只有使用时根据各个域值数据再确定。可以用强制转换的方法将其转换为别的类型。例如:double *pd=NULL; pd=(double *)calloc(10,sizeof(double)); 表示将向系统申请10个连续的 double类型的存储空间,并用指针pd指向这个连续的空间的首地址。并且用(double)对calloc()的返回类型进行转换,以便把double类型数据的地址赋值给指针pd。使用sizeof的目的是用来计算一种类型的占有的字节数,以便适合不同的编译器。由于动态分配不一定成功,为此要附加一段异常处理程序,不致程序运行停止,使用户不知所措。通常采用这样的异常处理程序段: if(p==NULL) /* 或者 if(!p)*/ { printf(“动态申请内存失败!\n”); exit(1); //异 常退出 } 。这四个函数头文件均包含在中。分配的堆空间是没有名字的只能通过返回的指针找到它。绝不能对非动态分配存储块使用free。也不能对同一块内存区同时用free释放两次。 如:free(p);free(p); 。调用 free() 时, 传入指针指向的内存被释放, 但调用函数的指针值可能保持不变,因为p是作为形参而传递给了函数。严格的讲,被释放的指针值是无效的,因为它已不再指向所申请的内存区。这时对它的任何使用便可能会可带来问题。malloc与calloc的区别:
对于用malloc分配的内存区间,如果原来没有被使用过,则其中的每一位可能都是0;反之,如果这部分内存空间曾经被分配、释放和重新分配,则其中可能遗留各种各样的数据。也就是说,使用malloc()函数的程序开始时(内存空间还没有被重新分配)能正常运行,但经过一段时间后(内存空间已被重新分配)可能会出现问题,因此在使用它之前必须先进行初始化(可用memset函数对其初始化为0),但调用calloc()函数分配到的空间在分配时就已经被初始化为0了。 当你在calloc()函数和malloc()函数之间作选择时,你需考虑是否要初始化所分配的内存空间,从而来选择相应的函数。
具体构建方法:
以三维整型数组array[n1][n2][n3]为例。
先遵循从外层到里层,逐层申请的原则:
最外层指针是array,它是个三维指针,所指向的是array[],其为二维指针。所以给array申请内存应:
array=(int***)calloc(n1,sizeof(int**));
次层指针是array[],它是个二维指针,所指向的是array[][],其为一维指针。所以给array[]申请内存应:
for(i=0;i最内层指针是array[][],它是个一维指针,所指向的是array[][][],其是个整型常量。所以给array[][]申请内存应:
for(i=0;i当然,你可以把它们整合在一起为:
int i,j,k;int n1,n2,n3;int ***array;scanf("%d%d%d",&n1,&n2,&n3);array=(int***)calloc(n1,sizeof(int**));for(i=0;i最后不要忘了释放这些内存,这要遵循释放的时候从里层往外层,逐层释放的原则:
for(i=0;i延伸阅读1:数组与链表的优点有哪些
数组的优点:
随机访问性强查找速度快链表的优点:
插入和删除效率低可能浪费内存内存空间要求高,必须有足够的连续内存空间数组大小固定,不能动态拓展声明:本站稿件版权均属千锋教育所有,未经许可不得擅自转载。

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